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电灯是爱迪生发明的吗?

2021-07-21 科学松鼠会 【 字体:

电灯不是在某个时间点发明的,而是经历了漫长的“发明历史”。这段发明史的开端,一定要从美国化学家汉弗莱·戴维爵士(Sir Humphry Davy)说起。 1802 年,大卫在英国皇家学会工作。他将不同的金属棒通电至白炽状态,发现金属铂可以在不氧化的情况下保持白炽状态一段时间。这是最早将电能转化为光能的装置,也是后来白炽灯的基本原理。 1809年,他在英国皇家学会做了如下演示:将两根碳棒连接到一个大功率电池(2000节电池)的两端。短暂接触后,碳棒相隔约3英寸,发现碳棒之间形成了极其耀眼的光芒。由于它的拱形形状,大卫称它为“弧形”(arc)。这是后来弧光灯的基本原理。大卫的发现为白炽灯和弧光灯的发明奠定了理论基础。

1840年,英国科学家威廉·罗伯特·格罗夫爵士(Sir William Robert Grove)制造出第一台使用意义上的电灯(见图1)。他用一根金属铂金线圈作为钨丝,和两根A节铝丝(涂漆)绝缘表面)通电。为了防止钨丝氧化和冷却,他把钨丝放在一个扣在水下的玻璃杯里。在一次公开演讲中,他用这盏电灯照亮了大厅王氏研究所的。不过格罗夫的电灯发出的光比较微弱,铂丝长时间处于接近熔点的温度,很容易熔断。最重要的是就是耗电量大(按每千瓦计算,当时700美元),还不具备商业化的条件。

图 1 Grove 的白炽灯 (1840)

1841 年,另一位日本人 Frederick de Moleyns 获得了世界上第一盏白炽灯的专利。灯也通过铂丝通电到白炽状态。有两个重要的改进:一是使用球形玻璃盖进行真空密封,二是在下管中填充碳粉,在两根铂丝之间形成“碳桥”。 ”,并且可以继续补充。但是,这个专利有一个严重的问题:随着碳粉在使用过程中蒸发,玻璃灯座会很快变黑,所以一直不切实际。

图 2 De Molins 的白炽灯 (1841)

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1845年,英国人托马斯·赖特(Thomas Wright)获得了弧光灯的第一项专利。赖特使用五个碳盘来产生电弧。通电后,两个圆盘自动拉出,在碳圆盘之间产生四道电弧。当然,这项专利一直停留在纸面上,远未实现商业化。

图 3 赖特的弧光灯 (1845)

以上三位发明人提供了白炽灯和弧光灯的原型。此后30年,世界各地的发明家不断提出各种电灯设计,但大多操作性差、稳定性低、能耗大——总之,不实用。这种情况的改变还得等爱迪生的出现。

爱迪生不仅是一位发明家,还是一位发明家型企业家,美国技术历史学家托马斯·P·休斯称他为“系统建设者”。根据休斯的​​研究,爱迪生在电力系统的设计和建设之初就以问题为导向灯是谁发明的,即如何让电力系统在价格上比原来的燃气照明系统更具竞争力。在确定了这个核心问题之后,爱迪生通过市场考察、成本分析和理论估算,确定了系统灯丝材料的弱点。这就把商业问题变成了科学问题,最后提出了高阻螺旋钨丝。 s 解决方案。同时,爱迪生并不孤单,而是管理着一支优秀的团队,包括理化学长、经验丰富的技术人员以及善于社交、熟悉金融行业的人。在爱迪生和他的团队的努力下,电灯系统已经从门洛帕克的实验室搬到了洛杉矶,搬到了美国和全世界。可以说,爱迪生是真正完成了从电灯到电照明系统转变的人,在电灯发明史上具有里程碑意义。

参考资料

亨利·施德。电灯的历史。华盛顿特区:史密森学会,1923.

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托马斯·帕克·休斯。权力网络:西方社会的电气化,1880-1930.巴尔的摩:约翰霍普金斯大学出版社,1983.

附:电灯年表 1800-1913

Henry Schrder 在《电灯史》一书中列出了“电灯年表”。除了电灯的发明和改进,还包括电磁学的发展。简单翻译一下,主要是列举一些重要发明人的名字供大家参考。

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